扬声器的阻抗(Impedance)

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所属分类:扬声器系统
摘要

介绍扬声器阻抗(Impedance)的测量方法,并解释其含义,及产生的原因。

扬声器单元的阻抗包括直流阻抗(DCR/Re)和交流阻抗(ACR)

扬声器的阻抗(Impedance)

a.指直流阻抗:即DCR(Re),不受频率的影响(静态)。亦即音圈线的阻抗。它在阻抗特性上表现为一条直线。

b.交流阻抗:即ACR,是指经过频率测定之公称阻抗或叫额定阻抗(动态)。

业余爱好者可用替代法测量扬声器单元的额定阻抗,按下图用恒流法去测量扬声器单元的额定阻抗,为了满足信号源为恒流源的测量要求,音频信号发生器的输出端要串一只阻值至少大于或等于被测扬声器额定阻抗值10倍的大电阻R。调节音频信号发生器的信号旋钮,使输出信号频率从20HZ开始起缓慢上升,并联在被测扬声器两端毫伏表的电压值在达到第一个最大值后即开始下降,当毫伏表的电压值降至最低并开始上升时,停止改变音频信号发生器的信号频率,在保持音频信号发生器输出电压不变的前提下,记下毫伏表上的电压值。用无感电阻箱代替被测扬声器单元,反复调节电阻箱的阻值,当毫伏表上的电压值恢复到原来的电压值时,这时电阻箱的阻值就是被测扬声器单元的额定阻抗值。

扬声器单元的阻抗特性是指将电信号加到扬声器输入端子,如果在保持输入电压怛定不变的条件下,变更信号频率,扬声器的输入阻抗会有很大的变化,在图表上表现为一条曲线。把曲线上高于Fo(最低共振频率)时的最小阻抗值定义为扬声器的公称阻抗(标准阻抗),单位为Ω。公称阻抗公差一般为±15%,稍严一点为±5~10%。

产生阻抗曲线的原因:扬声器的音圈除了有它的直流阻抗外还有一定的电感。当音频信号输入扬声器时扬声器的音圈即在磁回间隙中上下振动由于音圈的电感作用,这时在音圈中会感应出一个与音频信号反向的感应电动势,这个与音频信号反向的感应电动势会削弱音圈中的电流,从而使音圈的阻抗加大,随着音频信号的上升这种效应会越来越大,这种使扬声器单元的阻抗随频率变化的规律称为扬声器的阻抗特性。一条完整的阻抗特性由音圈的直流电阻、音圈的感抗以及音圈在磁隙中上下运动时所产生的感应电动势这三部分组成。

使电动式扬声器的鼓纸发生振动的力,即磁场对载流导体的作用力,其大小为

F=BiL

式中,B:为磁场中的磁感应强度(韦帕/米2或Wb/m2),i:为通过线径的电流(A),L:为音圈导线在磁场中的长度(m),F:为磁场对音圈的作用力(牛顿)。

然而一旦音圈受力运动,就会切割磁隙中的磁力线,根据法拉第电磁感应定律,音圈在磁隙中运动会产生感应电动势,这个效应称为电动式扬声器的电效应,其感应电动势的大少为

Σ=BLV

式中,V:为音圈的振动速度(m/s),Σ:为音圈的感应电动势(伏特V)。

电动式换能器的力效应和电效应总是同时存在,相伴而生的,正因为电效应的存在,对扬声器的阻抗就产生了影响,出现了阻抗曲线。

有些人近似的把DCR与ACR用如下式表示 ACR=1.08~1.2DCR .

检测ACR与DCR可用阻抗测试器。(例如台湾阳光Sunlight阻抗测试/频率计Model-152A)

扬声器的阻抗(Impedance)

测量单元的阻抗曲线可用LMS或CLIO等,上图是一扬声器单元的阻抗曲线。

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